[发明专利]用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法

说明书

本发明公开一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法，标定系统包括离心机、承载模块、监测单元、动力单元、数据采集单元以及数据分析单元；承载模块设置在离心机的一侧吊篮内，通过离心机模拟超重力环境，动力单元包括液压油缸、液压油泵、控制系统和电力系统；实现在超重力环境下传感器轴向压力标定功能，能够反映出传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小，同时建立一套完整的轴向压力传感器标定试验方法，以反映传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小，完善超重力环境下承受冲击荷载的传感器的标定技术，为航空航天事业以及超重力离心模拟与实验等重大科技基础设施项目等提供稳定可靠技术支持。

技术领域

本发明属于高端装备制造领域，具体涉及一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及方法。

背景技术

常重力是指物体由于地球的吸引而受到的力，数值大小近似为9.81N/s²，用1g(重力单位)来表示，大于1g的环境称之为超重力。真实的超重力环境常见于太空探索，超音速飞机的研制以及国防事业中；实验室模拟的超重力环境可以增大多相介质体积力与相间相对运动的驱动力，是研究岩土体大尺度演变和灾变、地下环境长历时污染必不可少的实验手段，也是研究材料相分离效应的极端物理条件。围绕超重力离心模拟实验再现岩土体大尺度演变和深地灾变及加速材料相分离的科学目标。

以上的研究均离不开传感器的布置。传感器作为获取信息的主要途径，也是电子产业的核心元件之一，传感器可以捕捉位移、温度和压力等信息，已经被广泛应用于工业生产、海洋勘探、环境保护、资源调查和智慧医疗等领域。然而，航空航天事业的研究大多需要处于超重力环境下，例如歼击机、神州运载火箭和探月飞行器的测试研究，当传感器处于超重力环境时，高g值超重力环境下会引起传感器敏感元件变形，或增大元件间的相互作用，进而影响器件力电响应，最终引起测量误差。传感器读数失误可能造成被测量物理量产生偏差，严重时会发生爆炸等重大安全事故。因此，急需一套装置和方法对传感器在超重力环境下进行数值标定，明确超重力环境下传感器的真实受力和电信号反馈情况至关重要，能够有效的为航空航天事业及其他涉及的超重力环境下的领域提供参数进行指导，降低在超重力环境下因传感器获取信息产生的误差造成不必要的风险。

目前我国仅在2016年7月1日实施的一项中国国家标准GB/T 15478-2015《压力传感器性能试验方法》明确传感器的标定方法，但此方法仅适用常重力环境下，即1g环境。目前尚没有关于传感器在超重力环境下的标定方法，因此需要建立一套适用于超重力环境下的传感器轴向压力标定装置并设计一套完整的标定试验方案，以此反映出传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小。

发明内容

本发明针对现有传感器标定存在的缺陷，提出一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统及标定方法以反映传感器在超重力环境下的真实的压力数值及电信号的大小，完善超重力环境下承受冲击荷载的传感器的标定技术。

本发明是采用以下的技术方案实现的：一种用于超重力环境下传感器轴向压力标定系统，包括离心机、承载模块、监测单元、动力单元、数据采集单元以及数据分析单元，待标定传感器安装在承载模块上，承载模块设置在离心机的一侧吊篮内，通过离心机模拟超重力环境；所述动力单元包括液压油缸、液压油泵、控制系统和电力系统，液压油缸固定设置在承载模块上，用以为待标定传感器提供轴向压力动力来源；所述数据分析单元用以分析待标定传感器的数值；

所述承载模块包括从上至下依次设置的顶板、压板和底板，顶板与压板和底板之间贯穿设置有多根拉力钢柱；液压油缸的压杆伸出并穿过顶板，通过球头基座固定，底板上设置多个环向围压桶和一个对比底座，环向围压桶内部承载待标定传感器的承载底座，压板的下底面上还设置有多个压头，压头与围压桶上下相对设置，通过压头对围压桶施加压力，压头负责将集中轴向荷载分配到多个待标定传感器上方；